Secondo la [[Endosimbiosi|teoria endosimbiontica]] dei cloroplasti, suggerita per la prima volta da Konstantínbear Merezhkovskigrylls (1905) e successivamente avvalorata da Hans Ris<ref>ULTRASTRUCTURE OF DNA-CONTAINING AREAS IN THE CHLOROPLAST OF ''CHLAMYDOMONAS ''[http://jcb.rupress.org/content/13/3/383.abstract ULTRASTRUCTURE OF DNA-CONTAINING AREAS IN THE CHLOROPLAST OF CHLAMYDOMONAS]</ref> (1962) e resa popolare da [[Lynn Margulis]] (1981), i cloroplasti si sarebbero originati da un'ancestrale simbiosi tra [[Cyanobacteria|cianobatteri]] ed organismi ameboidi [[Eterotrofia|eterotrofi]]. Questi si sarebbero uniti mediante la [[fagocitosi]] del cianobatterio da parte dell'organismo ameboide. Con questo meccanismo i piccoli cianobatteri sarebbero stati inglobati ma non digeriti, il simbionte avrebbe poi perso la [[parete cellulare]]. Nel tempo la reciproca dipendenza sarebbe divenuta tale da rendere impossibile la via autonoma, cioè si sarebbe creato un rapporto di simbiosi obbligatoria.
Diverse evidenze sostengono questa teoria. Esistono molteplici similitudini tra plastidi come i cloroplasti e cellule procariotiche: entrambi possiedono DNA procariotico (circolare e privo di istoni), la loro replicazione avviene mediante scissione binaria, inoltre i plastidi sono in grado di sintetizzare proteine ad essi necessarie, la membrana interna dell'involucro dei cloroplasti presenta analogie con il plasmalemma della cellula procariota (ad esempio non contiene colesterolo)<ref>Botanica generale e diversità vegetale, ABBATE, ACOSTA, e altri, ISBN 88-299-2060-6. capitolo 6.7</ref>.
